JPH11129154A - Polishing device for semiconductor wafer - Google Patents
Polishing device for semiconductor waferInfo
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- JPH11129154A JPH11129154A JP30035797A JP30035797A JPH11129154A JP H11129154 A JPH11129154 A JP H11129154A JP 30035797 A JP30035797 A JP 30035797A JP 30035797 A JP30035797 A JP 30035797A JP H11129154 A JPH11129154 A JP H11129154A
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- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウェーハの研
磨装置に係り、特に化学的機械研磨法(CMP:Chemic
al Mechanical Polishing )による研磨装置で、CVD
(Chemical Vapo-r Deposition)装置で形成された酸化
膜(薄膜)を研磨する半導体ウェーハの研磨装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for polishing a semiconductor wafer, and more particularly to a chemical mechanical polishing method (CMP).
al Mechanical Polishing)
The present invention relates to a semiconductor wafer polishing apparatus for polishing an oxide film (thin film) formed by a (chemical vapor deposition) apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】特開平8-339979号公報に開示された半導
体ウェーハの研磨装置は、キャリアと半導体ウェーハと
の間に加圧流体を供給し、この加圧流体の圧力によって
半導体ウェーハを研磨パッドに押し付けて半導体ウェー
ハを研磨している。このような研磨装置は、CDV装置
等の酸化膜形成装置で形成された薄膜(絶縁膜:SiO
2 )を研磨する装置であり、半導体ウェーハ面内におい
て均一に研磨することによって、薄膜の平坦性を得るよ
うにしている。2. Description of the Related Art A semiconductor wafer polishing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-339979 supplies a pressurized fluid between a carrier and a semiconductor wafer, and applies pressure to the semiconductor wafer by a polishing pad. To polish the semiconductor wafer. Such a polishing apparatus is a thin film (insulating film: SiO) formed by an oxide film forming apparatus such as a CDV apparatus.
This is a device for polishing 2 ), and obtains flatness of the thin film by uniformly polishing the surface of the semiconductor wafer.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、図4に示す
ように半導体ウェーハ1に配線パターン2と共に形成さ
れた薄膜3は、その膜厚が半導体ウェーハ1の面内にお
いて均一ではなく、半導体ウェーハ1の中央部近傍が厚
く、外周部に向かうに従って薄くなる傾向にある。As shown in FIG. 4, the thickness of the thin film 3 formed on the semiconductor wafer 1 together with the wiring pattern 2 is not uniform in the plane of the semiconductor wafer 1, Are thick near the center and thinner toward the outer periphery.
【0004】このような膜厚分布のある半導体ウェーハ
1を、前記従来の研磨装置で研磨すると、薄膜3が半導
体ウェーハ1の面内において均一に研磨されるので、膜
厚の不均一を解消することができず、これにより、薄膜
3を平坦に研磨することができないという欠点がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、半
導体ウェーハに形成された薄膜を平坦に研磨することが
できる半導体ウェーハの研磨装置を提供することを目的
とする。When the semiconductor wafer 1 having such a film thickness distribution is polished by the above-mentioned conventional polishing apparatus, the thin film 3 is polished uniformly in the surface of the semiconductor wafer 1, so that the non-uniform film thickness is eliminated. Therefore, there is a disadvantage that the thin film 3 cannot be polished flat.
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a semiconductor wafer polishing apparatus that can polish a thin film formed on a semiconductor wafer evenly.
【0005】[0005]
【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
するために、半導体ウェーハを保持するキャリアと半導
体ウェーハとの間に圧力エア層を形成し、キャリアに伝
達された押圧手段からの押圧力を前記圧力エア層を介し
て半導体ウェーハに伝達することにより、半導体ウェー
ハを研磨布に押し付けて半導体ウェーハに形成された薄
膜を研磨する半導体ウェーハの研磨装置において、前記
圧力エア層の中央部と周辺部とのエア圧を変えることに
より、半導体ウェーハ面内の研磨量を制御して前記薄膜
を研磨することを特徴としている。According to the present invention, in order to attain the above object, a pressure air layer is formed between a carrier holding a semiconductor wafer and the semiconductor wafer, and a pressure air layer transmitted from the carrier to the carrier is formed. In a semiconductor wafer polishing apparatus for transmitting a pressing force to a semiconductor wafer through the pressure air layer and pressing the semiconductor wafer against a polishing cloth to polish a thin film formed on the semiconductor wafer, a central portion of the pressure air layer The method is characterized in that the thin film is polished by controlling the amount of polishing in the surface of the semiconductor wafer by changing the air pressure between the semiconductor wafer and the peripheral portion.
【0006】本発明によれば、圧力エア層の中央部と周
辺部とのエア圧を変えることにより、半導体ウェーハ面
内の研磨量を制御して薄膜を研磨する。即ち、本発明
は、半導体ウェーハの膜厚の厚い部分に対向する圧力エ
ア層の中央部のエア圧を高く設定し、これとは逆に膜厚
の薄い部分に対向する圧力エア層の周辺部のエア圧を低
く設定する。これにより、膜厚の厚い部分が薄い部分よ
りも多く研磨されることになり、結果的に薄膜が平坦に
研磨される。According to the present invention, the thin film is polished by controlling the amount of polishing in the surface of the semiconductor wafer by changing the air pressure between the central portion and the peripheral portion of the pressure air layer. That is, the present invention sets the air pressure at the center of the pressure air layer facing the thick portion of the semiconductor wafer to be high, and conversely, the peripheral portion of the pressure air layer facing the thin portion. Set the air pressure low. As a result, the thick portion is polished more than the thin portion, and as a result, the thin film is polished flat.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る半導体ウェーハの研磨装置の好ましい実施の形態につ
いて詳説する。図1は、本発明の実施の形態の半導体ウ
ェーハの研磨装置の全体構成図である。同図に示す半導
体ウェーハの研磨装置10は、主として研磨定盤12と
ウェーハ保持ヘッド14とから構成される。研磨定盤1
2は円盤状に形成されており、その上面には研磨布16
が設けられている。また、研磨定盤12の下部には、ス
ピンドル18が連結され、このスピンドル18はモータ
20の図示しない出力軸に連結されている。モータ20
が駆動すると前記研磨定盤12は、矢印A方向に回転
し、その回転する研磨定盤12の研磨布16上に図示し
ないノズルからスラリーが供給される。前記ウェーハ保
持ヘッド14は、図示しない昇降装置によって上下移動
自在に設けられ、研磨対象の半導体ウェーハをウェーハ
保持ヘッド14にセットする際に上昇移動される。ま
た、ウェーハ保持ヘッド14は、半導体ウェーハを研磨
する際には下降移動されて前記研磨布16に押圧当接さ
れる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a semiconductor wafer polishing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an apparatus for polishing a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention. The semiconductor wafer polishing apparatus 10 shown in FIG. 1 mainly includes a polishing table 12 and a wafer holding head 14. Polishing surface plate 1
2 is formed in a disk shape, and an upper surface thereof is
Is provided. In addition, a spindle 18 is connected to a lower portion of the polishing table 12, and the spindle 18 is connected to an output shaft (not shown) of a motor 20. Motor 20
Is driven, the polishing platen 12 rotates in the direction of arrow A, and slurry is supplied from a nozzle (not shown) onto the polishing pad 16 of the rotating polishing platen 12. The wafer holding head 14 is provided so as to be vertically movable by an elevating device (not shown), and is moved upward when a semiconductor wafer to be polished is set on the wafer holding head 14. Further, when polishing the semiconductor wafer, the wafer holding head 14 is moved down and pressed against the polishing cloth 16.
【0008】図2は前記ウェーハ保持ヘッド14の縦断
面図である。同図に示すウェーハ保持ヘッド14は、ヘ
ッド本体22、キャリア24、ガイドリング26、研磨
面調整リング28、及びゴムシート30等から構成され
る。前記ヘッド本体22は円盤状に形成され、回転軸3
2に連結された図示しないモータによって矢印B方向に
回転される。また、ヘッド本体22にはエア供給路3
4、36が形成されている。前記エア供給路34は、図
中二点鎖線で示すようにウェーハ保持ヘッド14の外部
に延設され、レギュレータ(R:regulator )38Aを
介してエアポンプ(AP:air pump)40に接続され
る。また、エア供給路36は、レギュレータ38Bを介
してポンプ40に接続されている。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the wafer holding head 14. The wafer holding head 14 shown in FIG. 1 includes a head body 22, a carrier 24, a guide ring 26, a polishing surface adjustment ring 28, a rubber sheet 30, and the like. The head body 22 is formed in a disk shape,
The motor 2 is rotated in the direction of arrow B by a motor (not shown) connected to the motor 2. The air supply path 3 is provided in the head body 22.
4 and 36 are formed. The air supply path 34 extends outside the wafer holding head 14 as shown by a two-dot chain line in the figure, and is connected to an air pump (AP) 40 via a regulator (R) 38A. The air supply path 36 is connected to a pump 40 via a regulator 38B.
【0009】前記キャリア24は、略円柱状に形成され
てヘッド本体22の下部にヘッド本体22と同軸上に配
置されている。また、キャリア24の下面にはドーナツ
状の凹部25が形成され、この凹部25に通気性を有す
る多孔質板(吸着部)42が収納されている。多孔質板
42にはエア吸引路44が連通されている。エア吸引路
44は、図中二点鎖線で示すようにウェーハ保持ヘッド
14の外部に延設されて、サクションポンプ(SP:su
ction pump) 46に接続されている。したがって、サク
ションポンプ46を駆動すると、半導体ウェーハWが多
孔質板42に吸引されて、多孔質板42の下面に吸着保
持される。前記多孔質板42は、内部に多数の通気路を
有するものであり、例えば、セラミック材料の焼結体よ
りなるものが用いられている。The carrier 24 is formed in a substantially columnar shape, and is arranged coaxially with the head main body 22 below the head main body 22. Further, a donut-shaped concave portion 25 is formed on the lower surface of the carrier 24, and a porous plate (sucking portion) 42 having air permeability is accommodated in the concave portion 25. An air suction path 44 communicates with the porous plate 42. The air suction passage 44 extends outside the wafer holding head 14 as shown by a two-dot chain line in the drawing, and is provided with a suction pump (SP: su).
ction pump) 46. Therefore, when the suction pump 46 is driven, the semiconductor wafer W is sucked by the porous plate 42 and held by suction on the lower surface of the porous plate 42. The porous plate 42 has a number of air passages therein, and for example, a porous plate made of a sintered body of a ceramic material is used.
【0010】前記キャリア24の底面には図2、図3に
示すように、キャリア24の中心軸と同軸上にエア噴出
孔48が形成されている。また、前記エア噴出孔48を
中心としてエア噴出孔50、50と、その外側にエア噴
出孔52、52(図2では2ヵ所のみ図示)とが形成さ
れている。前記エア噴出孔48は、図2上二点鎖線で示
すようにウェーハ保持ヘッド14の外部に連通され、レ
ギュレータ38Cを介してポンプ40に接続されてい
る。したがって、ポンプ40からの圧縮エアは、エア噴
出孔48を介してキャリア24と半導体ウェーハWとの
間の空気室54に噴き出される。これにより、空気室5
4には圧力エア層が形成され、キャリア24の押圧力が
この圧力エア層を介して半導体ウェーハWに伝達され
る。半導体ウェーハWは、前記圧力エア層を介して伝達
される前記押圧力によって研磨布16に押し付けられ
る。As shown in FIGS. 2 and 3, an air ejection hole 48 is formed on the bottom surface of the carrier 24 coaxially with the center axis of the carrier 24. Air ejection holes 50, 50 are formed around the air ejection hole 48, and air ejection holes 52, 52 (only two are shown in FIG. 2) are formed outside the air ejection holes 50, 50. The air ejection hole 48 communicates with the outside of the wafer holding head 14 as shown by a two-dot chain line in FIG. 2, and is connected to the pump 40 via a regulator 38C. Therefore, the compressed air from the pump 40 is blown out to the air chamber 54 between the carrier 24 and the semiconductor wafer W via the air blowout hole 48. Thereby, the air chamber 5
4, a pressure air layer is formed, and the pressing force of the carrier 24 is transmitted to the semiconductor wafer W via this pressure air layer. The semiconductor wafer W is pressed against the polishing pad 16 by the pressing force transmitted through the pressure air layer.
【0011】ところで、前記エア噴出孔48は図3に示
すように、キャリア24の底面に形成された十字状のエ
アガイド溝49Aに連通されている。また、前記エアガ
イド溝49Aは、環状のエアガイド溝49Bに連通され
ている。このエアガイド溝49Bは、研磨中の半導体ウ
ェーハWの中央部を囲むように形成されている。したが
って、エア噴出孔48から噴き出されたエアは、エアガ
イド溝49Aとエアガイド溝49Bを介して噴き出され
るので、半導体ウェーハWの中央部近傍が、そのエア圧
によって研磨布16に押し付けられることになる。ま
た、その押付力は、前記レギュレータ38Cによる圧縮
エア供給量を調整することで、調整することができる。The air ejection hole 48 communicates with a cross-shaped air guide groove 49A formed on the bottom of the carrier 24, as shown in FIG. The air guide groove 49A communicates with an annular air guide groove 49B. The air guide groove 49B is formed so as to surround the central portion of the semiconductor wafer W being polished. Therefore, the air blown out from the air blowing holes 48 is blown out through the air guide grooves 49A and the air guide grooves 49B, so that the vicinity of the center of the semiconductor wafer W is pressed against the polishing pad 16 by the air pressure. Will be. The pressing force can be adjusted by adjusting the amount of compressed air supplied by the regulator 38C.
【0012】前記エア噴出孔50、50は図3に示すよ
うに180°の間隔で形成されている。また、エア噴出
孔50、50は、図2上二点鎖線で示すようにウェーハ
保持ヘッド14の外部に連通され、レギュレータ38D
を介してポンプ40に接続されている。したがって、ポ
ンプ40からの圧縮エアは、エア噴出孔50、50を介
して前記空気室54に噴き出される。ところで、前記エ
ア噴出孔50は図3に示すように、キャリア24の底面
に形成された環状のエアガイド溝51に連通されてい
る。このエアガイド溝51は、半導体ウェーハWの略半
分の半径で形成されている。したがって、エア噴出孔5
0、50から噴き出されたエアは、エアガイド溝51を
介して噴き出されるので、半導体ウェーハWの半径方向
の略中央部近傍が、そのエア圧によって研磨布16に押
し付けられる。また、その押付力は、前記レギュレータ
38Dによる圧縮エア供給量を調整することで、調整す
ることができる。The air ejection holes 50 are formed at 180 ° intervals as shown in FIG. The air ejection holes 50 are communicated with the outside of the wafer holding head 14 as shown by a two-dot chain line in FIG.
Is connected to the pump 40 via the. Therefore, the compressed air from the pump 40 is blown into the air chamber 54 through the air blowing holes 50, 50. By the way, as shown in FIG. 3, the air ejection hole 50 communicates with an annular air guide groove 51 formed on the bottom surface of the carrier 24. The air guide groove 51 is formed with a radius approximately half of that of the semiconductor wafer W. Therefore, the air ejection holes 5
Since the air blown out from 0 and 50 is blown out through the air guide groove 51, the vicinity of the substantially central portion in the radial direction of the semiconductor wafer W is pressed against the polishing pad 16 by the air pressure. The pressing force can be adjusted by adjusting the amount of compressed air supplied by the regulator 38D.
【0013】前記エア噴出孔52、52…は図3に示す
ように90°の間隔をもって4ヵ所形成されている。ま
た、噴出孔52、52…は、図2中二点鎖線で示すよう
にウェーハ保持ヘッド14の外部に連通されると共に、
レギュレータ38Eを介してエアポンプ40に接続され
ている。したがって、ポンプ40からの圧縮エアは、エ
ア噴出孔52、52…を介して前記空気室54に噴き出
される。ところで、前記エア噴出孔52は図3に示すよ
うに、キャリア24の底面に形成された環状のエアガイ
ド溝53に連通されている。このエアガイド溝53は、
エア噴出孔52毎に分割されると共に、前記ガイド溝5
1の外側でガイド溝51と同心円上に形成されている。
また、前記エアガイド溝53、53…は、半導体ウェー
ハWの外周部に沿って形成されている。したがって、エ
ア噴出孔52、52…から噴き出されたエアは、エアガ
イド溝53、53…を介して噴き出されるので、半導体
ウェーハWの外周部が、そのエア圧によって研磨布16
に押し付けられる。また、その押付力は、前記レギュレ
ータ38Dによる圧縮エア供給量を調整することで、調
整することができる。The air ejection holes 52 are formed at four locations at 90 ° intervals as shown in FIG. Are connected to the outside of the wafer holding head 14 as shown by a two-dot chain line in FIG.
It is connected to an air pump 40 via a regulator 38E. Therefore, the compressed air from the pump 40 is blown into the air chamber 54 through the air blowing holes 52, 52. By the way, as shown in FIG. 3, the air ejection hole 52 communicates with an annular air guide groove 53 formed on the bottom surface of the carrier 24. This air guide groove 53 is
Each of the air ejection holes 52 is divided into
1 and are formed concentrically with the guide groove 51 outside.
Are formed along the outer peripheral portion of the semiconductor wafer W. Therefore, the air blown out from the air blowout holes 52, 52 is blown out through the air guide grooves 53, 53.
Pressed to. The pressing force can be adjusted by adjusting the amount of compressed air supplied by the regulator 38D.
【0014】図2において、キャリア24とヘッド本体
22との間には1枚のゴムシート30が配置されてい
る。このゴムシート30は、均一な厚さで円盤状に形成
される。また、ゴムシート30は、環状の止め金58に
よってヘッド本体22の下面に固定され、ゴムシート3
0は止め金58を境として中央部30Aと外周部30B
とに2分されている。ゴムシート30の中央部30Aは
キャリア24を押圧し、外周部30Bは研磨面調整リン
グ28を押圧する。In FIG. 2, one rubber sheet 30 is arranged between the carrier 24 and the head main body 22. This rubber sheet 30 is formed in a disk shape with a uniform thickness. The rubber sheet 30 is fixed to the lower surface of the head main body 22 by an annular stopper 58, and the rubber sheet 3
0 is the central portion 30A and the outer peripheral portion 30B with respect to the stopper 58.
And it is divided into two. The central portion 30A of the rubber sheet 30 presses the carrier 24, and the outer peripheral portion 30B presses the polishing surface adjustment ring 28.
【0015】ヘッド本体22の下方には、ゴムシート3
0の中央部30Aと止め金58とによって密閉される空
間60が形成される。この空間60に、前記エア供給路
36が連通されている。したがって、エア供給路36か
ら空間60に圧縮エアを供給すると、ゴムシート30の
中央部30Aがエア圧で弾性変形されてキャリア24の
上面を押圧する。これにより、研磨布16に対する半導
体ウェーハWの押し付け力を得ることができる。また、
エア圧をレギュレータ38Bで調整すれば、半導体ウェ
ーハWの押し付け力(研磨圧力)を制御することができ
る。A rubber sheet 3 is provided below the head body 22.
A space 60 which is hermetically sealed by the central portion 30 </ b> A and the stopper 58 is formed. The air supply path 36 communicates with the space 60. Therefore, when compressed air is supplied from the air supply path 36 to the space 60, the central portion 30A of the rubber sheet 30 is elastically deformed by air pressure and presses the upper surface of the carrier 24. Thereby, a pressing force of the semiconductor wafer W against the polishing pad 16 can be obtained. Also,
If the air pressure is adjusted by the regulator 38B, the pressing force (polishing pressure) of the semiconductor wafer W can be controlled.
【0016】前記ガイドリング26は、円筒状に形成さ
れてヘッド本体22の下部にヘッド本体22と同軸上に
配置される。また、ガイドリング26は、ゴムシート3
0を介してヘッド本体22に固定されている。ガイドリ
ング26とキャリア24との間には、研磨面調整リング
28が配置されている。この研磨面調整リング28の下
部内周部には、半導体ウェーハWの飛び出しを防止する
リテーナリング62が取り付けられている。The guide ring 26 is formed in a cylindrical shape, and is disposed coaxially with the head main body 22 below the head main body 22. In addition, the guide ring 26 is attached to the rubber sheet 3.
0 is fixed to the head main body 22. A polishing surface adjusting ring 28 is disposed between the guide ring 26 and the carrier 24. A retainer ring 62 for preventing the semiconductor wafer W from jumping out is attached to a lower inner peripheral portion of the polishing surface adjusting ring 28.
【0017】前記ヘッド本体22の下方外周部には、ヘ
ッド本体22とゴムシート30の外周部30B等によっ
て密閉される環状の空間64が形成される。この空間6
4に、前記エア供給路34が連通されている。したがっ
て、エア供給路34から空間64に圧縮エアを供給する
と、ゴムシート30の外周部30Bがエア圧で弾性変形
されて研磨面調整リング28の環状上面を押圧する。こ
れにより、研磨面調整リング28の環状下面が研磨布1
6に押し付けられる。なお、研磨面調整リング28の押
し付け力は、レギュレータ38Aでエア圧を調整するこ
とにより制御することができる。An annular space 64 is formed in the lower outer peripheral portion of the head main body 22 so as to be sealed by the outer peripheral portion 30B of the head main body 22 and the rubber sheet 30 and the like. This space 6
4 communicates with the air supply path 34. Therefore, when compressed air is supplied from the air supply path 34 to the space 64, the outer peripheral portion 30B of the rubber sheet 30 is elastically deformed by air pressure and presses the annular upper surface of the polishing surface adjustment ring 28. As a result, the annular lower surface of the polishing surface adjusting ring 28 is
Pressed to 6. The pressing force of the polishing surface adjusting ring 28 can be controlled by adjusting the air pressure with the regulator 38A.
【0018】図2において、前記ウェーハ保持ヘッド1
4には、半導体ウェーハWの研磨量を検出する差動トラ
ンス70が設けられている。差動トランス70のボビン
68は、研磨面調整リング28の内側面からウェーハ保
持ヘッド14の回転軸方向に延設されたアーム76の先
端部に取り付けられる。また、差動トランス70のコア
66は、キャリア24の上面で且つコア66の中心軸が
ウェーハ保持ヘッド14の回転軸と同軸になる位置に設
けられている。差動トランス70は、研磨面調整リング
28の下面に対する、即ち半導体ウェーハWの研磨面に
対するキャリア24の上下方向の変動量を検出すること
ができる。これによって、半導体ウェーハWの研磨量を
検出することができる。なお、キャリア24には、前記
アーム76を挿入するための溝78が形成されている。In FIG. 2, the wafer holding head 1
4 is provided with a differential transformer 70 for detecting a polishing amount of the semiconductor wafer W. The bobbin 68 of the differential transformer 70 is attached to the tip of an arm 76 extending in the rotation axis direction of the wafer holding head 14 from the inner surface of the polishing surface adjustment ring 28. The core 66 of the differential transformer 70 is provided on the upper surface of the carrier 24 and at a position where the central axis of the core 66 is coaxial with the rotation axis of the wafer holding head 14. The differential transformer 70 can detect the amount of vertical movement of the carrier 24 with respect to the lower surface of the polishing surface adjustment ring 28, that is, with respect to the polishing surface of the semiconductor wafer W. Thereby, the polishing amount of the semiconductor wafer W can be detected. Note that a groove 78 for inserting the arm 76 is formed in the carrier 24.
【0019】次に、前記の如く構成された半導体ウェー
ハの研磨装置10の作用について説明する。まず、研磨
を開始する前に、その研磨対象の半導体ウェーハWに形
成された薄膜の膜厚を予め計測し、半導体ウェーハWの
面内における膜厚分布を取得しておく。本実施の形態で
取得した膜厚分布は、図4に示したものとする。Next, the operation of the semiconductor wafer polishing apparatus 10 configured as described above will be described. First, before starting the polishing, the thickness of the thin film formed on the semiconductor wafer W to be polished is measured in advance, and the film thickness distribution in the plane of the semiconductor wafer W is obtained. The film thickness distribution obtained in the present embodiment is as shown in FIG.
【0020】膜厚分布の取得後に、半導体ウェーハWの
研磨を開始する。まず、ウェーハ保持ヘッド14を上昇
させた後、サクションポンプ46を駆動して研磨対象の
半導体ウェーハWを多孔質板42に吸着保持させる。次
に、ウェーハ保持ヘッド14を下降させて、研磨面調整
リング28の接触面が研磨布16に当接した位置で下降
移動を停止する。そして、サクションポンプ46を停止
して半導体ウェーハWの吸着を解除し、半導体ウェーハ
Wを研磨布16上に載置する。After obtaining the film thickness distribution, polishing of the semiconductor wafer W is started. First, after raising the wafer holding head 14, the suction pump 46 is driven to suck and hold the semiconductor wafer W to be polished on the porous plate 42. Next, the wafer holding head 14 is lowered, and the lowering movement is stopped at a position where the contact surface of the polishing surface adjustment ring 28 contacts the polishing pad 16. Then, the suction pump 46 is stopped to release the suction of the semiconductor wafer W, and the semiconductor wafer W is placed on the polishing pad 16.
【0021】次いで、ポンプ40を駆動して圧縮エアを
エア噴出孔48、50、52から噴き出すと、この圧縮
エアは、エアガイド溝49A、49B、51、53、5
3…にガイドされて迅速に空気室54に供給される。こ
れにより、空気室54に圧力エア層が迅速に形成され
る。そして、エア噴出孔48、50、52から噴き出さ
れる圧縮エアのエア圧を、レギュレータ38C〜38E
によってエア噴出孔48、50、52毎に調整する。即
ち、本実施の形態では、半導体ウェーハWの薄膜が図4
に示したように、半導体ウェーハWの中央部近傍で厚
く、外周部に向かうに従って次第に薄くなっているの
で、エア噴出孔48からのエア圧をP1、エア噴出孔5
0からのエア圧をP2、エア噴出孔52からのエア圧を
P3とすると、P1>P2>P3となるように調整す
る。これにより、膜厚の厚い半導体ウェーハWの中央部
近傍が多めに研磨され、外周部に向かうに従って研磨量
が少なくなるように研磨されることになる。したがっ
て、薄膜が平坦に研磨されることになる。Next, when the pump 40 is driven to emit compressed air from the air ejection holes 48, 50, 52, the compressed air is released from the air guide grooves 49A, 49B, 51, 53, 5
3 and quickly supplied to the air chamber 54. As a result, a pressure air layer is quickly formed in the air chamber 54. Then, the air pressure of the compressed air ejected from the air ejection holes 48, 50, 52 is adjusted by the regulators 38C to 38E.
Is adjusted for each of the air ejection holes 48, 50, 52. That is, in the present embodiment, the thin film of the semiconductor wafer W is
As shown in the figure, since the thickness is large near the center of the semiconductor wafer W and becomes gradually thinner toward the outer periphery, the air pressure from the air ejection hole 48 is P1, and the air ejection hole 5 is large.
Assuming that the air pressure from 0 is P2 and the air pressure from the air ejection holes 52 is P3, adjustment is made so that P1>P2> P3. As a result, the vicinity of the center of the semiconductor wafer W having a large thickness is polished more, and the polishing is performed so that the polishing amount decreases toward the outer periphery. Therefore, the thin film is polished flat.
【0022】次に、ポンプ40からの圧縮エアを、エア
供給路36を介して空間60に供給し、ゴムシート30
の中央部30Aを内部エア圧により弾性変形させてキャ
リア24を押圧する。これにより、半導体ウェーハW
は、圧力エア層を介して研磨布16に押し付けられる。
なお、この時の押し付け力は、前記レギュレータ38C
〜38Eによってエア圧が調整されているので、半導体
ウェーハWの中央部近傍が大きく、外周部に向かうに従
って小さくなっている。そして、レギュレータ38Bで
エア圧を調整して、キャリア24に対するゴムシート3
0の押し付け力を一定に保持する。Next, compressed air from the pump 40 is supplied to the space 60 via the air supply path 36,
The central portion 30A is elastically deformed by the internal air pressure to press the carrier 24. Thereby, the semiconductor wafer W
Is pressed against the polishing pad 16 via a pressure air layer.
The pressing force at this time is the same as that of the regulator 38C.
Since the air pressure is adjusted by .about.38E, the vicinity of the central portion of the semiconductor wafer W is large and becomes smaller toward the outer peripheral portion. Then, the air pressure is adjusted by the regulator 38B, and the rubber sheet 3 with respect to the carrier 24 is adjusted.
The pressing force of 0 is kept constant.
【0023】次に、ポンプ40からの圧縮エアをエア供
給路34を介して空間64に供給し、ゴムシート30の
外周部30Bを内部エア圧により弾性変形させて研磨面
調整リング28を押圧する。これにより、研磨面調整リ
ング28の下面とリテーナリング62の下面が研磨布1
6に同時に押し付けられる。この後、研磨定盤12及び
ウェーハ保持ヘッド14を回転させて半導体ウェーハW
の研磨を開始する。Next, compressed air from the pump 40 is supplied to the space 64 via the air supply path 34, and the outer peripheral portion 30B of the rubber sheet 30 is elastically deformed by internal air pressure to press the polishing surface adjusting ring 28. . As a result, the lower surface of the polishing surface adjusting ring 28 and the lower surface of the retainer ring 62 are
6 at the same time. Thereafter, the polishing platen 12 and the wafer holding head 14 are rotated so that the semiconductor wafer W
Start polishing.
【0024】そして、差動トランス70によって研磨中
における半導体ウェーハWの研磨量を検出し、この検出
された半導体ウェーハWの研磨量が、予め設定された研
磨目標値に達した時に研磨終了信号を出力して、半導体
ウェーハの研磨装置10を停止する。これにより、1枚
の半導体ウェーハWの研磨が終了し、薄膜が平坦に研磨
される。Then, the polishing amount of the semiconductor wafer W during polishing is detected by the differential transformer 70, and when the detected polishing amount of the semiconductor wafer W reaches a preset polishing target value, a polishing end signal is sent. Then, the semiconductor wafer polishing apparatus 10 is stopped. Thus, polishing of one semiconductor wafer W is completed, and the thin film is polished flat.
【0025】なお、本実施の形態では、エア噴出孔4
8、50、52をキャリア24に形成して、エア圧の調
整を3段階に調整可能としたが、これに限られるもので
はなく、エア噴出孔を4種類以上形成して、エア圧の調
整を多段階に調整できるようにすれば、半導体ウェーハ
Wの面内における研磨量制御を細分化することができ、
これによって、薄膜の平坦性を更に向上させることがで
きる。In the present embodiment, the air ejection holes 4
8, 50 and 52 are formed in the carrier 24 to adjust the air pressure in three stages. However, the present invention is not limited to this. Four or more types of air ejection holes are formed to adjust the air pressure. Can be adjusted in multiple stages, the polishing amount control in the plane of the semiconductor wafer W can be subdivided,
Thereby, the flatness of the thin film can be further improved.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る半導体
ウェーハの研磨装置によれば、半導体ウェーハの膜厚の
厚い部分に対向する圧力エア層の中央部のエア圧を高く
設定し、膜厚の薄い部分に対向する圧力エア層の周辺部
のエア圧を低く設定したので、薄膜を平坦に研磨するこ
とができる。As described above, according to the semiconductor wafer polishing apparatus of the present invention, the air pressure at the center of the pressure air layer facing the thick portion of the semiconductor wafer is set high, Since the air pressure at the peripheral portion of the pressure air layer facing the thin portion is set low, the thin film can be polished flat.
【図1】本発明の実施の形態に係る半導体ウェーハの研
磨装置の全体構造図FIG. 1 is an overall structural view of a semiconductor wafer polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の半導体ウェーハの研磨装置に適用された
ウェーハ保持ヘッドの縦断面図FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a wafer holding head applied to the semiconductor wafer polishing apparatus of FIG. 1;
【図3】図2に示したウェーハ保持ヘッドのキャリアの
底面図FIG. 3 is a bottom view of the carrier of the wafer holding head shown in FIG. 2;
【図4】半導体ウェーハの薄膜の膜厚分布を説明するた
めの模式図FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a film thickness distribution of a thin film of a semiconductor wafer.
10…半導体ウェーハの研磨装置 12…研磨定盤 14…ウェーハ保持ヘッド 22…ヘッド本体 24…キャリア 30…ゴムシート 38A〜38E…レギュレータ 40…エアポンプ 48、50、52…エア噴出孔 49A、49B、51、53…エアガイド溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor wafer polishing apparatus 12 ... Polishing platen 14 ... Wafer holding head 22 ... Head body 24 ... Carrier 30 ... Rubber sheet 38A-38E ... Regulator 40 ... Air pump 48,50,52 ... Air ejection hole 49A, 49B, 51 , 53 ... Air guide groove
Claims (2)
体ウェーハとの間に圧力エア層を形成し、キャリアに伝
達された押圧手段からの押圧力を前記圧力エア層を介し
て半導体ウェーハに伝達することにより、半導体ウェー
ハを研磨布に押し付けて半導体ウェーハに形成された薄
膜を研磨する半導体ウェーハの研磨装置において、 前記圧力エア層の中央部と周辺部とのエア圧を変えるこ
とにより、半導体ウェーハ面内の研磨量を制御して前記
薄膜を研磨することを特徴とする半導体ウェーハの研磨
装置。1. A pressure air layer is formed between a carrier holding a semiconductor wafer and a semiconductor wafer, and a pressing force transmitted from the pressing means to the carrier is transmitted to the semiconductor wafer via the pressure air layer. Thus, in a semiconductor wafer polishing apparatus for polishing a thin film formed on a semiconductor wafer by pressing the semiconductor wafer against a polishing cloth, by changing the air pressure between the central portion and the peripheral portion of the pressure air layer, the inside of the semiconductor wafer A polishing apparatus for polishing a semiconductor wafer, wherein the polishing is performed on the thin film by controlling an amount of polishing.
エア層の周辺部のエア圧よりも高く設定したことを特徴
とする請求項1記載の半導体ウェーハの研磨装置。2. An apparatus for polishing a semiconductor wafer according to claim 1, wherein an air pressure at a central portion of said pressure air layer is set higher than an air pressure at a peripheral portion of said pressure air layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30035797A JPH11129154A (en) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Polishing device for semiconductor wafer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30035797A JPH11129154A (en) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Polishing device for semiconductor wafer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11129154A true JPH11129154A (en) | 1999-05-18 |
Family
ID=17883817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30035797A Pending JPH11129154A (en) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Polishing device for semiconductor wafer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11129154A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001060572A (en) * | 1999-07-09 | 2001-03-06 | Applied Materials Inc | Closed loop control of wafer polishing in chemical mechanical polishing equipment |
JP2003001560A (en) * | 2001-06-22 | 2003-01-08 | Semiconductor Leading Edge Technologies Inc | Substrate lapping apparatus, substrate lapping method and semiconductor device |
JP2010045408A (en) * | 2000-10-11 | 2010-02-25 | Ebara Corp | Polishing method and equipment |
US7850509B2 (en) | 2000-10-11 | 2010-12-14 | Ebara Corporation | Substrate holding apparatus |
-
1997
- 1997-10-31 JP JP30035797A patent/JPH11129154A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001060572A (en) * | 1999-07-09 | 2001-03-06 | Applied Materials Inc | Closed loop control of wafer polishing in chemical mechanical polishing equipment |
JP2010045408A (en) * | 2000-10-11 | 2010-02-25 | Ebara Corp | Polishing method and equipment |
US7850509B2 (en) | 2000-10-11 | 2010-12-14 | Ebara Corporation | Substrate holding apparatus |
JP2003001560A (en) * | 2001-06-22 | 2003-01-08 | Semiconductor Leading Edge Technologies Inc | Substrate lapping apparatus, substrate lapping method and semiconductor device |
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